JP5543434B2 - Ｉｃチップカード製造用のアンテナ配列構造 - Google Patents

Description

本発明は、基板と、コーティングにより当該基板上に形成された複数のアンテナ線構造体とを有し、アンテナ線構造体が、当該アンテナ線構造体をＩＣチップに接続するための端子配列を有するＩＣチップカードであり、特にＵＨＦ帯域で用いられるＩＣチップカードを製造するためのアンテナ配列構造に関する。

上述のような形式のアンテナ配列構造は、ＵＨＦ帯域で作動するトランスポンダにおいて、ダイポール形式のアンテナ線構造体を実現する際に用いられている。コーティングによりアンテナ線構造体を形成することから、例えば金属箔で形成することが可能なアンテナ基板が適度な柔軟性を有して構成される場合、上述した形式のアンテナ配列構造は、いわゆるタグの生産にも格別の適合性を有しており、このようなタグは、製品のラベリングに用いられる場合が多く、ラベリングしようとする製品の表面に平面的に装着される。

コーティングにより形成されたアンテナ線構造体が用いられるトランスポンダの場合、トランスポンダの形態に拘わらず、トランスポンダの製造、即ち例えばＩＣチップカードやタグの製造において、従来は、複数のトランスポンダを製造するために、長大な基板状に構成された保持用帯体の上にアンテナ線構造体を一列に配置するのが一般的であった。このようなトランスポンダの製造において、保持用帯体は巻いた状態にされて供給ロールを形成しており、この保持用帯体は巻かれた状態から連続的に戻され、アンテナ線構造体が、基板単位で切り取られることにより供給ロールから分離されるようになっている。

次に、分離されたアンテナ基板上に配置されているアンテナ線構造体がチップモジュールと接続され、アンテナ基板を両面から覆うカバー層が接合されて、ＩＣチップカードまたはタグが製造される。

従って、公知の方法では、トランスポンダを製造するため、即ち、例えばＩＣチップカードまたはタグを製造するために供給ロールから分離したアンテナ基板に対する処理が必要となる。分離の後に行う積層処理の準備として、密集して板状に形成されたカバー層を分離後のアンテナ基板に接合する場合には、板状のカバー層のそれぞれについて、割り振られるアンテナ基板の位置を変えなければならないため、上述のような分離したアンテナ基板の取り扱いは手間のかかる処理となる。

従って、本発明の目的は、積層方法を用いたトランスポンダの簡易な製造を可能とするアンテナ配列構造を提案することにある。

上記目的を達成するため、本発明のアンテナ配列構造は請求項１の特徴を有する。

本発明のアンテナ配列構造において、基板は基板シートとして形成され、この基板シート上に、複数の縦方向列と複数の横方向列とからなるマトリクス配列によってアンテナ線構造体が配置されることにより、マトリクス状に配置されたカバー層を有するカバー層基板の上で、マトリクス配列によって配置された複数のアンテナ線構造体の位置決めを同時に行うことが可能となる。

このため、本発明に従って構成されるアンテナ配列構造によれば、割り振られるカバー層に位置を一致させるために、分離されたアンテナ基板をそれぞれ別個に位置決めせずにすむ。即ち、マトリクス配列で配置されたアンテナ線構造体と、これに対応してマトリクス状に配置されたカバー層とを、１度の処理で一致させるだけでよい。カバー層がアンテナ基板上のアンテナ線構造体を覆って絶縁するために設けられ、このカバー層にＩＣチップが装着されている場合、或いは、例えばこのカバー層全体がチップモジュールとして形成されて、カバー層がＩＣチップの保持基板として機能する場合、後に行うＩＣチップとアンテナ線構造体との接続のために、カバー層に対して複数のアンテナ線構造体を配置するのと同時に、ＩＣチップの端子面に対するアンテナ線構造体の端子配列の位置調整を行うことが可能である。

アンテナ線構造体のそれぞれは単一のダイポール構造体を有しており、分離したアンテナ基板に対する処理を必要とすることなく、積層工程においてＵＨＦトランスポンダの製造が可能となるので、上述したアンテナ配列構造が特に有効であることが判る。特に、このダイポール構造体が非対称に構成される場合、非対称となることで不利な重心配分となることから、アンテナ基板上にまとまった状態で配置されるアンテナ線構造体の取り扱いの方が、分離したアンテナ線構造体の取り扱いに比べると容易になることが判る。

ダイポール構造体が導線で形成される場合、基板シートの表面に導線を載置することによりダイポール構造体を製造することが可能となる。

また、アンテナ配列構造は、それぞれのアンテナ線構造体が単一の第１アンテナ要素と単一の第２アンテナ要素とを有した単一のダイポール構造を備えており、第１及び第２アンテナ要素のそれぞれは、アンテナ線構造体を分離するための縦列方向分割線及び横列方向分割線に沿って延設され、これら分割線が交差する領域において、連結導体部を介して互いに接続されている。アンテナ線構造体をこのように構成することにより、アンテナ基板の縁部領域において最適な配置を行うことが可能となり、アンテナ線構造体のダイポール構造体の部分が、ＩＣチップカードとして構成されたトランスポンダを手で掴む際に手で覆われてしまうという問題の発生を最小限となるまで大幅に抑制することができる。

アンテナ基板の「把持ゾーン」から離間して、アンテナ基板の側縁部領域にアンテナ線構造体を配置するという特徴によって、アンテナの同調が得られないという不可避の結果を生じることなく、普通に、即ちＩＣチップカードの中央部分に親指などの指を少なくとも１本おくことにより、ＩＣチップカードの少なくとも１つの側縁部を把持することが可能となる。好ましい態様によれば、極端に非対称として偏心したアンテナ線構造体をマトリクス状に配置して用いることにより、積層工程でＩＣチップカードを製造する際に、アンテナ線構造体を容易に取り扱うことが可能となる。

アンテナ配列構造の特に好ましい態様により、アンテナ線構造体をＩＣチップに接続する端子配列が、連結導体部を有したループ状の２極構造で形式され、当該連結導体部が、割り振られるアンテナ線構造体の連結導体部と平行に配設される場合は、端子配列及び当該端子配列に接続されるＩＣチップをアンテナ線構造体のアンテナ要素の側方に配置することが可能となり、このようなアンテナ配列構造により、アンテナ基板の側縁部に実質的に達するようにアンテナ要素を設けることが可能なアンテナ線構造体を有したＩＣチップカードを製造することが可能となり、極めて大きな把持ゾーンを有したＩＣチップカードを実現することができる。

アンテナ配列構造における端子配列が、平面状に形成された少なくとも２つの接続端子を有し、これら接続端子が基板凹部を覆うようにして延設され、基板裏面に向けて露出している場合、アンテナ基板の裏面、即ちアンテナ線構造体とは反対側の面に配設されている、例えばＩＣチップなどの素子に対し、アンテナ線構造体を、更なる接続や配線を行うことなく直接的に接続することが可能となる。コーティングによりアンテナ基板のおもて面に形成された端子配列は、実質的に基板凹部を跨いだ状態にあり、アンテナ基板の裏面側から支障なく端子配列に達することができるため、アンテナ基板の裏面からの接続端子への直接的な接続を行うことが可能となる。

例えば、このように基板凹部を跨ぐような構成は、アンテナ線構造体及び端子配列をアンテナ基板上に形成するのに先立ち、アンテナ基板にコーティングを行う際に、アンテナ基板に設けられている凹部を一時的にアンテナ材で充填することによって生成される。

コーティング材のコーティングにより、接続端子が端子配列の連結導体部と一体的にアンテナ基板に形成される場合、接続端子が基板凹部を跨ぐような構造であっても、十分に高い機械的安定度が得られる。

全般に、アンテナ線構造体及びアンテナ線構造体に設けられる端子配列が、同一のコーティング材を用いて形成される場合には、アンテナ線構造体の全体を単一のコーティング工程で形成することができるので、有利であることが判る。

端子配列がアルミニウムまたはアルミ合金で形成されている場合で、特に、この端子配列と接続されるＩＣチップが、同様にアルミニウムまたはアルミ合金で形成された接続端子を有している場合には、端子配列の接続端子と当該接続端子に対向するＩＣチップの端子との直接的な接続を、超音波溶接で行うことが可能である。

端子配列が銅または銅合金で形成されている場合、ＩＣチップとの接続は、一般的に用いられている熱接合によって行うことができる。

それぞれが端子配列及びダイポール構造体を備える２つの基板シートを有した積層構造でアンテナ配列構造が構成される場合には特に有効であることが判る。この場合、基板シートの平面上における端子配列及びダイポール構造体の場所を様々に割り当てることが可能となり、アンテナ線構造体の周波数同調が行われるように、端子配列とダイポール構造体との間隔を設定することが可能となる。

同様に、「把持ゾーン」からダイポール構造体を離間させて、例えばダイポール構造体の同調不良を防止するべく、ＩＣチップカードの選定された領域にダイポール構造体を配置するため、ダイポール構造体の位置の割り当てを、ＩＣチップカードの積層構造において近接する層に変更することが可能である。

基板シート上にマトリクス配列によって配置された複数のアンテナ線構造体を有するアンテナ配列構造を示す図である。 基板シートから分離されたアンテナ基板を示す図である。 図２のアンテナ基板を用いて製造したＩＣチップカードを、図２中のIII−III線に沿う断面で示す断面図である。 別のＩＣチップカードを図３と同様にして示す断面図である。 アンテナ線構造体を形成するため、金属コーティング材を用いてアンテナ基板にコーティングを行ったときのアンテナ基板を示す図である。 基板シート上に形成されたアンテナ配列構造を用いてＩＣチップカードを製造する方法を示す概略図である。

以下、図面を参照し、アンテナ配列構造の好ましい実施形態について更に詳細に説明する。

図１は、複数のアンテナ線構造体１１を有したアンテナ配列構造１０を示す図であり、これらアンテナ線構造体１１は、マトリクス配列１３により基板シート１２上に配置されている。本実施形態の場合、マトリクス配列１３は６つの横方向列及び３つの縦方向列からなる。図１に示すように、６×３のマトリクス配列１３により、合計で１８個のアンテナ線構造体１１が含まれており、これらアンテナ線構造体１１のそれぞれは、個々のアンテナ基板１６に配置され、これらアンテナ基板１６が全て集合することにより基板シート１２が形成されている。アンテナ基板１６の大きさは、基板シート１２によって形成された構造体から後工程でアンテナ基板１６を分離するために予め定めた分割線である縦列方向分割線１７及び横列方向分割線１８により規定される。

基板シート１２のほか、後述するカバー層やチップ保持体に用いられる材料は、例えばＰＶＣ、ＰＥＴＧ或いはポリカーボネートとすることができる。

アンテナ線構造体１１のそれぞれは、縦列方向分割線１７に沿って延設された第１アンテナ要素１９と、横列方向分割線１８に沿って延設された第１アンテナ要素２０とを有したダイポール構造体２３を備えている。これらのアンテナ要素１９，２０は、連結導体部２１を介して互いに接続されており、この連結導体部２１は、縦列方向分割線１７または横列方向分割線１８と実質的に平行に延設されると共に、縦列方向分割線１７及び横列方向分割線１８が形成する交差領域２２に隣接して延設されている。端子配列２４は、ダイポール構造体２３の連結導体部２１に隣接して設けられており、本実施形態の場合、ループ状の２極構造をなすと共に、平面状に形成された接続端子２５，２６を有している。

図２には、基板シート１２から分離されたアンテナ基板１６を示しており、図２に示すように、アンテナ要素１９，２０のそれぞれの開放端には、開ループの枠状導体を有している。本実施形態では、これら枠状導体が異なる大きさで形成されていることにより、アンテナ素子１９，２０にそれぞれ割り振られた異なる周波数へのダイポール構造体２３の同調を可能としている。

図２に示すアンテナ基板１６は、把持ゾーン３０とトランスポンダゾーン３１とに区分される基板表面２９を有している。ここで、把持ゾーン３０とは、カード使用者がアンテナ基板１６、即ちアンテナ基板１６を用いたＩＣチップカードを手に持ったときに、ダイポール構造体２３、即ちトランスポンダゾーン３１に収容されているアンテナ線構造体１１を覆ってしまうことなく、親指などの指によって少なくとも部分的に覆うことが可能な基板表面２９のことである。

図２に示すアンテナ基板１６において、トランスポンダゾーン３１は、Ｌ字状に形成されてアンテナ線構造体１１を収容している。トランスポンダゾーン３１をＬ字状としているので、掴んだ手の親指や複数の指によってダイポール構造体２３の一部を覆ってしまうような事態を生じさせることなく、アンテナ基板１６、即ちアンテナ基板１６を用いて形成されるＩＣチップカードに触れる上での自由度を大きくするには、アンテナ線構造体１１、即ちダイポール構造体を、アンテナ基板１６の側縁部３２，３３の直近に延設するだけでよい。

また、図２の例示から明らかなように、アンテナ基板１６において、接続端子２５，２６の間だけではなく、これら接続端子２５，２６の下方に、基板凹部３４，３５及び３６が形成されている。図３に示すように、基板凹部３４，３５は、アンテナ基板１６を用いてＩＣチップカード３７を形成した場合に、チップ保持体４０の接続導体３８，３９と直接的に接続するために用いられる。このとき、本実施形態では、接続導体３８，３９が、当該接続導体３８，３９に形成された隆起接点を用い、直接的に、即ち接続の断続が生じるような軸方向変位を生じることなく、接続軸線４３上で接続端子２５，２６の接続用裏面４２と接続されるようになっている。

また、図３から明らかなように、アンテナ基板１６において接続端子２５，２６の間に形成された基板凹部３６は、ＩＣチップ４４を収容するために設けられており、このＩＣチップ４４は、自身が有するチップ接点４５，４６を介して接続導体３８，３８と接続されるようになっている。

図３に例示するＩＣチップカード３７では、チップモジュール４７が、アンテナ基板１６側、即ちアンテナ基板１６上に形成されたアンテナ線構造体１１の端子配列２４との接続のために設けられる。このとき、基板凹部３６内にあるＩＣチップ４４は、アンテナ線構造体１１に接合された第１カバー層４９の裏面４８と、チップ保持体４０との間に収容されるようになっている。また、チップ保持体４０自体は、アンテナ基板１６の裏面５０と、当該裏面５０に接合された第２カバー層５１との間に収容される。

図４には、図３に示されたＩＣチップカード３７とは異なるＩＣチップカード５２が示されており、ここではチップモジュール６１が用いられている。このチップモジュール６１は、アンテナ基板１６に一致する寸法形状を有することにより、同時にカバー層にもなるようになっている。

図５は、アンテナ線構造体１１及び端子配列２４をそれぞれ形成するために、金属導電材料５４でアンテナ基板１６にコーティングを行った直後のアンテナ基板１６を示している。このようなコーティングを行う前に、アンテナ基板１６には基板凹部３４，３５及び３６が既に設けられており、少なくとも、後にＩＣチップ４４との接続に用いる基板凹部３４，３５は、コーティング工程の間、これら基板凹部３４，３５内に金属導電材料５４が侵入するのを防止するために塞がれている。このような処理は、コーティングの際、基板凹部３４，３５内に嵌合する突起５６，５７が設けられた基板保持体５５上にアンテナ基板１６を載置することによって行うことができる。これら突起５５，５６は、少なくともコーティングが行われる面に付着防止用コーティングを施すことにより、アンテナ基板１６から基板保持体５５を取り外す際に、図５に示すように基板凹部３４，３５を跨いで設けられた接続端子２５，２６を保護するようにしている。

図６は、個々の工程の進行をもう一度明確化することを目的とするものであり、これらの工程は、例えば図４に示すＩＣチップカード５２の製造に必要となる工程である。

まず最初に、マトリクス配列１３により配置された複数のアンテナ線構造体１１を有する基板シート１２の、チップモジュールシート５９上への配置が行われる。このとき、チップモジュールシート５９には、アンテナ線構造体１１の数に一致する数の複数のチップモジュール６１が配置されている。個々のチップモジュール６１における接続導体３８，３９は、基板シート１２をチップモジュールシート５９に重ねたときに、接続導体３８，３９に設けられた隆起接点４１が、基板凹部３４，３５内に係合してアンテナ基板１６の接続端子２５，２６と重なって位置するように配置されている。次に、例えば接続端子２５，２６に上方から超音波を照射することにより、接続端子２５，２６と接続導体３８，３９の隆起端子４１とを溶接することができる。その後、マトリクス配列に対応して複数のＩＣチップカードを製造するための積層構造の形成を完了するべく、基板シート１２に対し、上からカバー層６０を接合することができる。

この後、このようにして製造されたＩＣチップカード集合体から個々のＩＣチップカード５２を分離するため、基板シート１２の横列方向分割線１８及び縦列方向分割線１７に沿って、切断及び分割処理が行われる。

Claims (8)

1. 基板と、コーティングにより前記基板上に形成された複数のアンテナ線構造体（１１）とを有し、前記アンテナ線構造体（１１）が、ＩＣチップ（４４）に前記アンテナ線構造体を接続するための端子配列（２４）を有するＩＣチップカードで、特にＵＨＦ帯域で用いられるＩＣチップカードを製造するためのアンテナ配列構造（１０）であって、
   前記基板が基板シート（１２）として形成され、前記アンテナ線構造体が、複数の縦方向列と複数の横方向列とからなるマトリクス配列（１３）により前記基板シート上に配置されており、
   前記アンテナ線構造体のそれぞれは、単一のダイポール構造体（２３）を備え、
   前記ダイポール構造体（２３）は、単一の第１アンテナ要素（１９）と単一の第２アンテナ要素（２０）とを備え、前記第１アンテナ要素（１９）は、縦列方向分割線（１７）に沿って延設され、前記第２アンテナ要素（２０）は横列方向分割線（１８）に沿って延設されており、前記縦列方向分割線（１７）と前記横列方向分割線（１８）とにより、前記アンテナ線構造体（１１）のそれぞれが分離され、前記縦列方向分割線（１７）と前記横列方向分割線（１８）とは、交差領域（２２）において互いに交差し、前記アンテナ線構造体（１１）のそれぞれの前記第１アンテナ要素（１９）と前記第２アンテナ要素（２０）とは、前記アンテナ線構造体（１１）ごとに単一の前記交差領域（２２）において連結導体部（２１）を介し互いに接続されている
   ことを特徴とするＩＣチップカード製造用のアンテナ配列構造。
2. 前記アンテナ線構造体（１１）を前記ＩＣチップ（４４）に接続する前記端子配列（２４）は、割り当てられるアンテナ線構造体の連結導体部（２１）と平行に配置された連結導体部を有するループ状の２極構造で形成されていることを特徴とする請求項１に記載のＩＣチップカード製造用のアンテナ配列構造。
3. 前記端子配列（２４）は、平面状に形成された少なくとも２つの接続端子（２５，２６）を備え、これら接続端子（２５，２６）は、基板裏面に向けて開口する基板凹部（３４，３５）を覆うようにして延設され、基板裏面に向けて露出していることを特徴とする請求項１または２に記載のＩＣチップカード製造用のアンテナ配列構造。
4. 前記接続端子（２５，２６）は、コーティングによる被覆材の形でアンテナ基板（１６）に設けられ、前記端子配列（２４）の前記連結導体部と一体的に形成されることを特徴とする請求項３に記載のＩＣチップカード製造用のアンテナ配列構造。
5. 前記アンテナ線構造体（１１）及び前記端子配列（２４）は、同一材料のコーティングによって形成されることを特徴とする請求項４に記載のＩＣチップカード製造用のアンテナ配列構造。
6. 前記端子配列（２４）は、アルミニウムまたはアルミ合金によって形成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のＩＣチップカード製造用のアンテナ配列構造。
7. 前記端子配列（２４）は、銅または銅合金によって形成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のＩＣチップカード製造用のアンテナ配列構造。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載のアンテナ配列構造を備えたＩＣチップカード製造用の積層構造であって、
   前記端子配列（２４）と、前記アンテナ線構造体（１１）の前記ダイポール構造体（２３）とは、前記アンテナ線構造体を製造するために平面状に互いに接続された個々の基板シート上に形成されていることを特徴とするＩＣチップカード製造用の積層構造。

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